Using double pulse laser ablation in air to enhance the strength of laser-driven shocks

光学 激光器 烧蚀 材料科学 脉搏(音乐) 激光烧蚀 激光束 物理 航空航天工程 探测器 工程类
作者
Jonathan C. Crowhurst,Sonny Ly,Batikan Köroğlu,Wesley J. Keller
出处
期刊:Optics Express [Optica Publishing Group]
卷期号:32 (5): 7053-7053
标识
DOI:10.1364/oe.506421
摘要

In the process of multi-pulse laser ablation, inter-pulse delay time, Δ t , is known to be an important parameter for maximizing ablation efficiency as well as impulse imparted to the target. In this work, using photon Doppler velocimetry, we show that for single pairs of colinear pulses (1064 nm, 8 ns, ∼ 60 J cm -2 per pulse) in air, the peak free surface velocity of the back surface of an aluminum target (125 µm thick) is increased, by a factor of nearly 3, when Δ t = 10 microseconds, compared with both pulses arriving simultaneously (Δ t = 0). Fast imaging of the ablation process suggests this enhancement is due to rarefaction of the contiguous air in the passage of the leading shock produced by ablation, which then in turn allows a larger fraction of the energy of the second pulse to reach the target surface. This interpretation is strengthened by additional experiments in which the two pulses do not overlap on the target surface, but the shock strength is nevertheless enhanced. Given a fixed energy budget this work suggests a prescription for maximizing laser-driven shock strength by judicious choice of inter-pulse delay.
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